毕业设计曲轴飞轮.doc

毕业设计说明书2110柴油机(曲轴飞轮)设计摘 要2110柴油机是在2100柴油机的基础上自行改进与开发研制的新型、中等功率、节能的柴油机目前，该机型已经广泛运用于我国的农用工程机械，小型发电等领域2110柴油机与同类机型相比，具有先进的动力性，经济性和可靠性，在国内农用机械用户中具有很强的优势与2100系列柴油机相比，2110柴油机主要在发动机机体、气缸盖、活塞连杆总成、曲轴、燃油系统等方面进行了优化、强化设计，使发动机在动力性、经济性等方面有较大的提高，也实现了增加其运用范围的目的本文主要介绍了2110柴油机的总体设计思想的确定以及曲轴飞轮组零件的设计过程内容包括2110柴油机总体设计方案的选择，动力性指标的确定，曲轴飞轮零件图的绘制时的参数选择，包括曲轴结构的设计，制造时所需注意的加工过程以及检验产品时强度校核等内容本文运用到了UG三维软件制图，用以解决曲轴的油道与曲柄销减重孔的干涉问题，同时用Ricardo计算方法解决曲轴疲劳强度问题本文综合性的对曲轴飞轮组的设计问题进行了研究关键词：柴油机，曲轴，飞轮，UGTHE DESIGN OF 2110 DIESEL ENGINE(CRANKSHAFT and FLY WHEEL)ABSTRACTOn the basis of the 385 diesel engine, 2110 diesel engine improve to a new style, which is high-speed, medium-power and energy-saving diesel engine. At present, the models have been widely used in China's agricultural engineering machinery, small power generation. Compared with similar type diesel engine ，2110 diesel engine has advanced performance, economy and reliability in the domestic agricultural machinery, and they have millions of users. Compared with 2100 series diesel engine, 2110 diesel engines are mainly improve in the engine block and cylinder head, piston connecting rod , crankshaft, fuel system, and improve the optimization design, that improve the engine power, economy ,it also achieve the purpose that increasing its application scope.This paper mainly introduces the overall design thought of 395 diesel engine, crankshaft and flywheel the design process. Thesis includes how to selected 2110 diesel engine, the overall performance indicators identified, and the process of the design of the crankshaft flywheel will be discussed in this paper. Including the crankshaft structure design, what we must pay attention to in manufacture process.This paper uses UG 3D software to draw crankshaft, it solve the oil hole with the weight reducing hole of interference problems. And with Ricardo calculation method, it solve the crankshaft fatigue strength problems. This paper completely discuss the design of crankshaft and flywheel.KEYWORDS：Diesel engine，crankshaft，flywheel，Ricardo calculationmethod，UG 目 录第一章 前言 1第二章 总体方案设计 3§2.1 柴油机设计的总体要求 3§2.1.1 内燃机的总体设计要求 3§2.1.2 内燃机设计工作中的“三化” 3§2.2 柴油机的主要设计指标 4§2.2.1 动力性指标 4§2.2.2 经济性指标 5§2.2.3 可靠性和耐久性指标 5§2.2.4 重量和外形尺寸指标 6§2.2.5低公害指标 6§2.3 2110型柴油机的主要参数的选择 7§2.4 2110型柴油机的总体布置 8§2.5 2110型柴油机的整机结构 8第三章 曲轴设计 10§3.1概述 10§3.2曲轴的设计步骤 12§3.3曲轴的结构型式及其选择 12§3.4曲轴材料选择及毛坯制造 14§3.5 曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计 14§3.6润滑油道 16§3.7曲轴平衡块 18§3.8曲轴的轴向定位 18§3.9曲轴端部结构 19第四章 飞轮设计与计算 20§4.1飞轮的作用 20§4.2飞轮的设计与计算 21第五章 主轴承设计 24§5.1主轴承的工作条件 24§5.2材料要求 25§5.3 常用轴承材料 25§5.4轴瓦的瓦背材料 26§5.5轴瓦结构设计与主要尺寸的确定 26第六章 结论 27参考文献 28致 谢 29附录 3021第一章 前言由于2110柴油机具有许多方面的优点，所以不论在国外还是在国内，其应用越来越广泛，世界很多的车用和船用内燃机都采用它，特别是农用车辆，把2110柴油机作为其首选动力。

随着国民经济建设和生产的发展，2110柴油机已越来越广泛地得到应用，它为我国国民经济的发展作出了不可磨灭的贡献本文主要完成了对2110型柴油机的总体方案的选择，曲轴飞轮组的设计专题部分曲轴飞轮组的设计主要包括了曲轴的设计，飞轮的设计以及飞轮的平衡计算重点放在了飞轮的设计计算上目前，国内外对曲轴的设计理论主要在以下两个方面：在曲轴设计方面，采用数值计算与实验结合的方法对曲轴进行优化设计，但是这种计算方法效率低，而且难以取得最优解，针对以上不足，提出了一个曲轴结构尺寸优化的新方法，即将有限元、结构优化与计算机辅助设计相集成，采用Ⅰ-DEAS、VC++、ISIGHT软件设计了一个曲轴结构尺寸优化软件集成系统，实现整个优化过程的自动优化在曲轴制造方面，我国的曲轴生产存在整体规模小，专业化程度低，企业设备陈旧，产品设计和工艺落后，性能和可靠性差，品种杂乱和通用化程度低等问题，而在国外，曲轴的生产已经很专业化，广泛的采用了数控技术及自动线，生产线一般由几段独立的自动化生产单元组成在曲轴的锻造方面，广泛的采用CAD/CAM技术，引入管理信息系统和集成生产系统，实现了锻造生产从原材料、工艺和工艺装备最佳方案的选择和整个过程的控制。

机加工方面采用曲轴动平衡自动线，使用计算机控制，实现自动测量和修正，采用自动检测和终检相结合的方式，连续监控加工精度，提高生产率，保证产品质量热处理方面以德国的二段式气体软氮化法较先进，可获得ε单相化合物层，大大提高产品的质量和性能飞轮的作用是将在作功行程中输入曲轴的能量的一部分贮存起来，用以在其它行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机可能克服短时间的超负荷，此外，在结构上飞轮又往往用作汽车传动系中摩擦离合器的驱动件近几年的飞轮设计主要集中在飞轮的基本三维建模及有限元分析、飞轮的拓扑优化设计和形状优化设计上，通过基于有限元法的优化设计可以大大提高设计效率，有利于缩短设计周期，降低制造成本，在飞轮原有模型上首先对飞轮进行拓扑优化设计，可以得到优化模型的基本形状，然后在拓扑优化的基础上，进一步加以形状优化，就可以基本确定飞轮的形状第二章 总体方案设计§2.1 柴油机设计的总体要求§2.1.1 内燃机的总体设计要求内燃机的总体设计是整个产品开发工作的第一个阶段，按照工作次序可分为：产品开发的战略决策；产品主要技术经济指标与设计结构参数的论证和选择；方案计算和总体设计图的绘制等几个阶段。

总体设计的水平和决策的正确与否，对产品的水平和市场竞争力将产生决定性的影响，如有失误，在大多数的情况下，不易通过投产后的改进加以挽回因此，总体设计者责任重大，要有高度的负责精神和使命感产品决策阶段首先要进行市场调研，对开发机型的配套对象和各种用途的市场容量发展前景，类似机型的技术水平，生产成本，生产规模作出定量的分析，其次，就企业对所开发产品的投资能力，生产规模提出可行性分析报告编制产品设计技术任务书，具体规定产品的各项技术经济指标和配套要求产品总体设计时要选择和确定内燃机的主要参数，完成各主要工作系统如供油系统、燃烧系统、进排气系统的构思，绘制机体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴的方案图和整机纵横剖面图，不同缸数及典型配套机型的外形布置图，编制总体设计说明书内燃机种类多样，使用条件各异，对总体设计也提出不同的要求§2.1.2 内燃机设计工作中的“三化”“三化”可以提高产品的质量，减少设计成本，组织专业化生产，提高劳动生产率，便于使用、维修和配件供应1）产品系列化 它是指基本尺寸相同，不同的排列、缸数、增压度，以满足不同需求2）零部件通用化 它是指同一系列的主要零件能够通用，以减少开发成本。

3）零件设计标准化 它是指按照国家标准、行业标准或企业标准设计，提高设计图样和资料的可读性和交流性，便于技术交流，同时也起到减少生产和采购成本的作用总之，柴油机的设计与开发是一个相当复杂的过程一个型号产品往往要经过几年的设计与开发周期才能得以完善§2.2 柴油机的主要设计指标§2.2.1 动力性指标动力性指标包括有效功率（P）、转速（n）、最大扭矩和最大转矩转速1、有效功率P=**Z*n/（30T） (2-1)为平均有效压力（）；为活塞的平均速度（m/s）；为气缸的工作容积（L）；Z为气缸数；n为转速（r/min）；T为冲程数可见，有效功率受到上面各参数的影响在设计转速和结构参数基本确定下来之后，影响有效功率的主要参数就是平均有效压力2、转速（n）柴油机由于其混合气形成速度和燃烧速度比较慢的原因，转速不会太高转速在1000r/min以上为高速，600~1000r/min为中速，600r/min以下为低速提高内燃机的转速可以使功率提高，因而使单位功率的体积减小、重量轻但是转速提高会导致一系列的问题，比如惯性力增加，导致机械负荷增加，平衡、振动问题突出，噪声增加；工作频率增加，导致活塞、气缸盖、气缸套、排气门等零件的热负荷增加；摩擦损失增加，机械效率下降，燃油消耗率增加，。